一种接收电子雷管控制芯片信号并检测其电流方法 |
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申请号 | CN201710003673.6 | 申请日 | 2017-01-04 | 公开(公告)号 | CN106679517A | 公开(公告)日 | 2017-05-17 |
申请人 | 北京煋邦数码科技有限公司; | 发明人 | 张立明; 姚华光; 马文祥; | ||||
摘要 | 本 发明 一种接收 电子 雷管 控 制芯 片 信号 并检测其 电流 方法,主要包括:电子雷管、 采样 电阻 、 运算 放大器 、ADC( 模数转换 器 )、MCU( 微处理器 )、上位机。其原理是将电子雷管的电流信号转 化成 电压 信号,然后送ADC处理。具体实现为:电子雷管的电流通 过采样 电 阻变 成电压信号,再经过ADC成为 数字量 传给微处理器,微处理器解析出电流值和通信数据,判断雷管状态,进行相应操作。与此同时,微处理器将 数字信号 传给上位机,经过处理的数字信号在上位机上显示出电子雷管的状态信息。本设计通过一条通路,同时进行通信和信号采集,设计简单,容易实现,抗干扰能 力 强。该方法能够在电子雷管的整个生命周期监测其电流的同时,保持与上位机的通信。 | ||||||
权利要求 | 1.一种接收电子雷管控制芯片信号并检测其电流方法,其特征在于,主要包括:电子雷管、采样电阻、运算放大器、ADC(模数转换器)、MCU(微处理器)、上位机。其原理是将电子雷管的电流信号转化成电压信号,然后送ADC处理。具体实现为:电子雷管的电流通过采样电阻变成电压信号,再经过ADC成为数字量传给微处理器,微处理器解析出电流值和通信数据,判断雷管状态,进行相应操作。与此同时,微处理器将数字信号传给上位机,经过处理的数字信号在上位机上显示出电子雷管的状态信息。 |
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说明书全文 | 一种接收电子雷管控制芯片信号并检测其电流方法一、技术领域: [0001] 本发明涉及火工品检测技术领域,具体而言,涉及一种接收电子雷管控制芯片信号并检测其电流方法。二、背景技术: [0002] 电子雷管,又称数码电子雷管、数码雷管或工业数码电子雷管,即采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电雷管。相对于普通雷管,它是一种可以随意设定并准确实现延期发火时间的新型电雷管。其本质在于一个微型电子芯片控制,取代了普通雷管中的延期药与电点火元件,不仅大大提高了延时精度,而且控制了通往引火头的电源,从而最大限度的减少了因引火头能量需求所引起的误差。 [0003] 为了保证电子芯片雷管正常工作,在生产、测试、运输和引爆过程中,需要与电子芯片雷管通信,并检测其功能和性能是否正常。首先,电子芯片雷管的工作电流在一定范围内,通过电流检测来判断电子芯片雷管工作状态是否处于不正常状态。其次,在电子芯片雷管电流正常的情况下,通过电子芯片雷管发送的电流信号,获得其状态,来判断其是否正常工作。实际工程中,通过以上检测即可判断,电子芯片雷管是否处于正常状态,通信是否正常以及电量是否充满。特别地,对于多发电子雷管而言,通过检测总线电流信号来判断上述雷管的各个状态。 [0004] 在接收电子芯片雷管信号并检测电流电路的设计中,不仅需要考虑电流采集电路的设计,还要考虑通信电路的设计。通信电路的设计用于将采集到的电流值上传给上位机,以此来判断雷管的状态。在传统的设计中,需要进行通信信号解析和电流采集,通信信号解析和电流采集分开处理,电路设计较为复杂。特别地,与普通电流检测以及通信电路不同的是,电子雷管的功能检测电路设计应遵循简单且容易实现的原则,从而避免对电子雷管其他系统的干扰。 [0005] 为此,本发明提供一种设计简单可靠且容易实现的接收电子芯片雷管信号并检测电流解决方法。本设计通过一条通路,同时进行通信和信号采集,设计简单,容易实现,抗干扰能力强。该方法能够在电子雷管的整个生命周期监测其电流的同时,保持与上位机的通信。三、发明内容: [0006] (1)目的:本发明提供一种设计简单可靠且容易实现的接收电子芯片雷管信号并检测电流解决方法。本设计通过一条通路,同时进行通信和信号采集,设计简单,容易实现,抗干扰能力强。该方法能够在电子雷管的整个生命周期监测其电流的同时,保持与上位机的通信。通过上位机的显示内容即可判断电子雷管的状态,从而保证雷管的合格性。 [0007] (2)技术方案:本发明一种接收电子雷管控制芯片信号并检测其电流方法,主要包括:电子雷管、采样电阻、运算放大器、ADC(模数转换器)、MCU(微处理器)、上位机。其原理是将电子雷管的电流信号转化成电压信号,然后送ADC处理。具体实现为:电子雷管的电流通过采样电阻变成电压信号,再经过ADC成为数字量传给微处理器,微处理器解析出电流值和通信数据,判断雷管状态,进行相应操作。与此同时,微处理器将数字信号传给上位机,经过处理的数字信号在上位机上显示出电子雷管的状态信息(包括电子雷管是否合格,通信是否正常,电量是否充满)。 [0008] 所述电子雷管既可以是单个电子雷管,也可以是多个电子雷管并联组成。电子雷管在本发明中为被检测对象。 [0009] 其中,如果是多个电子雷管,采集到的电流信号为总线电流信号。 [0010] 所述采样电阻,用来将电子雷管的电流信号转化为电压信号。即,电子雷管的电流流过采样电阻时,会在采样电阻两端形成电压差,此电压经过ADC转换成数字量。 [0011] 所述运算放大器,其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。运算放大器在本发明中,既可以将输入信号放大,同时也起着隔离的作用。隔离采样电路和MCU控制电路,可以保护MCU电路同时又可以提高传输有用信号的效果。 [0012] 所述的ADC,用于将模拟量转化为数字量。即将运算放大器输出的电压模拟量转化为数字量并传给MCU。 [0013] 所述的MCU,即微处理器,本发明中采用ARM处理器。除此之外可以是51单片机,STC单片机或飞思卡尔单片机等。MCU的主要作用是完成对ADC输出的数字量进行处理。 [0014] 本发明中,没有采用硬件滤波(高斯滤波器进行滤波),而是用MCU进行软件滤波。软件滤波相对于硬件滤波而言,减少了外围电路的设计,电路简化了很多。所述的软件滤波方法可以是中位值滤波法、算数平均滤波法、限幅滤波法等。 [0015] 所述的上位机,可以是PC机或用其他的专用设备实现,充当显示以及输入控制设备。 [0016] 本发明中,MCU与上位机通过RS485总线进行连接。除了上述方式,MCU还可以通过无线通信方式向上位机发送电子雷管的状态信息。上位机上可以显示电子雷管的状态信息,包括:判断电子雷管是否合格,通信是否正常,电量是否充满。 [0017] 需要说明的是,MCU本身除了连接显示设备外,也可以连接输入设备。即,通过上位机或者其他专用的输入设备,可以对电子芯片雷管进行控制。 [0018] (3)该方案的优点:1)该电子雷管状态检测方法,结构简洁,设计灵活,易于工程实现。总的来说,总共分为三大部分:电子雷管本体、电流采集、通信以及控制模块、上位机。其中电流检测以及通信模块由采样电阻、差分放大器、ADC以及MCU组成。与传统的设计中将通信信号解析和电流采集分开处理不同的是,本设计通过一条通路,同时进行通信和信号采集,设计简单,容易实现,抗干扰能力强。2)该电子雷管状态检测方法可以进行总线电流监测的同时,与上位机进行实时通信。即,电流检测及通信模块既可以同时进行电流检测和数据通信。电子雷管的电流通过采样电阻变成电压信号,再经过ADC成为数字量传给微处理器,微处理器解析出电流值和通信数据,判断雷管状态,进行相应操作,与此同时,微处理器将信号传给上位机,经过处理的数字信号在上位机上显示出电子雷管的状态信息(包括电子雷管是否合格,通信是否正常,电量是否充满)。3)该电子雷管状态检测方法,通过软件滤波,不仅提高了滤波的精度,而且减少了外围电路的设计。同时,经过ADC输出的数字量由MCU处理成数字信号传送到上位机上。即用软件实现了滤波和通信信号的传输。四、附图说明: [0019] 图1为本发明一种接收电子雷管控制芯片信号并检测其电流方法总体结构图; [0020] 图2为本发明一种接收电子雷管控制芯片信号并检测其电流方法中数据采集、通信以及控制装置组成示意图; [0021] 图中标号说明如下: [0022] 1.电子芯片雷管, 2.数据采集、通信及控制装置,[0023] 3.上位机, 4.采样电阻, [0024] 5.运算放大器, 6.ADC, [0025] 7.MCU五、具体实施方式: [0026] 下面结合附图对本发明一种接收电子雷管控制芯片信号并检测其电流方法作进一步的说明: [0027] 本发明一种接收电子雷管控制芯片信号并检测其电流方法,如图1所示,主要包括电子芯片雷管1,数据采集、通信及控制装置以及上位机3三大部分。其中,数据采集、通信及控制装置由采样电阻4,运算放大器5,ADC(模数转换器)6以及MCU(ARM微处理器)构成。 [0028] 如图1所示,除去电子芯片雷管1本体外,主要设备为数据采集、通信及控制装置2,该装置在实际工程中可做成便携式的专用设备,以满足随时随地对电子雷管进行状态监测的要求。同理,上位机也可以是便携式的专用设备。 [0029] 如图2所示,电子雷管的电流通过采样电阻4变成电压信号,经过运算放大器5的变换,传给模数转换器6成为数字量,再传给微处理器7,微处理器解析出电流值和通信数据,判断雷管状态,进行相应操作。与此同时,微处理器将数字信号传给上位机,经过处理的数字信号在上位机上显示出电子雷管的状态信息(包括电子雷管是否合格,通信是否正常,电量是否充满)。其中,微处理器还承担着软件滤波的作用。 [0030] 此外,通过上位机3或者其他专用的输入设备,可以对电子芯片雷管1进行控制。 |